Pengetahuan Dasar Instrumentasi

Instrumentasi berasal dari kata instrument yang artinya adalah ALAT,  dalam penerapannya ilmu instrumentasi memiliki cakupan yang sangat luas sekali , seperti instrumentasi pada alat-alat kesehatan, berbagai perlengkapan diagnose kesehatan adalah bagian dari instrumentasi, instrumentasi pada sistim navigasi kapal laut dan pesawat terbang, komponen pada dashboard pesawat adalah bagian dari instrumentasi. instrumentasi di dunia telekomunikasi, instrumnetasi nuklir dan peralatan perang dan lain-lain. Tetapi dalam pembahasan instrumentasi di situs ini akan fokus  pada instrmentasi dalam  dunia industri, yaitu instrumentasi yang diterapkan di pabrik-pabrik kimia, petrokimia dan migas. Sudah banyak sumber ilmu instrumentasi berupa buku maupun artikel di internet, kehadiran situs ini bertujuan untuk menambah khasanah bacaan yang bersumber dari pengalaman praktisi instrument di lapangan, diharapkan dapat bermanfaat sebagai bahan referensi tambahan terhadap material yang sudah ada.

Mengapa diperlukan instrumentasi ?
Adanya keterbatasan kemampuan manusia adalah faktor utama diperlukannya instrumentasi sebagai contoh silahkan perhatikan gambar dibawah ini:

Level kontrol manual

Dalam contoh diatas ada sebuah proses pengendalian isi tangki air ( Level tangki) dimana ketinggian dijaga agar tetap berada pada ketinggian 50%, bila isinya melewati ketinggian 50% maka operator harus membuka valve dan sebaliknya bila isinya kurang dari 50% operator harus menutup valve, apabila tuntutan pemakaian stabil atau tidak sering berubah-ubah maka operator tidak harus terlalu banyak bekerja tetapi jika pemakaian air dari tangki tersebut banyak berubah-ubah maka opearator akan mengalami kelelahan karena jadi harus lebih banyak bekerja membuka dan menutup valve, inilah yang disebut proses pengendalian manual jadi kelemahannya akan sangat menyulitkan operator, berbeda keadaannya jika fungsi operator digantikan oleh alat instrumentasi yang disebut controler, lalu valve manualnya diganti dengan control valve serta proses pengukuran levelnya dilakukan oleh alat instrumentasi yang disebut level transmitter, maka sisitim pengendalian menjadi pengendalian otomatis, seperti tampak pada gambar dibawah ini;

level kontrol otomatis

Contoh kasus diatas adalah contoh kekurangan manusia bila difungsikan sebagai alat pengaturan, contoh lain keterbatasan manusia jika difungsikan sebagai alat pengukuran, pada sebuah proses peleburan besi misalnya dibutuhkan panas yang sangat tinggi hingga ratusan derajat Celsius, dalam kondisi seperti ini tentu saja alat perasa manusia tidak mungkin bisa merasakan dan memberikan informasi suhu yang akurat bahkan untuk menyentuhnya sekalipun sudah tidak mungkin, itulah sekilas penjelasan mengapa ilmu instrumentasi diperlukan.
Sebagaimana definisi ilmu instrumentasi yaitu ilmu yang mempelajari sistim pengukuran dan pengaturan, maka akan dijelaskan dulu disini pengenalan alat-alat yang termasuk dalam dua kategori tersebut lalu akan dilanjutkan dengan pembahasan teori-teori sistim pengendalian sederhana.
Instrumentasi pengukuran.
Yang dimaksud alat instrument pengukur adalah alat-alat yang dipergunakan untuk mengukur besaran proses atau dalam istilah instrumentasi nya di sebut process variable, besaran proses yang paling sering dipakai adalah : tekanan (pressure), aliran ( flow) suhu (temperature) dan ketinggian isi tangki (level).

Besaran Process ( Process variable)
Pengetahuan tentang besaran proses menjadi sangat penting agar pembahasan mengenai alat instrument pengukur bisa dipahami. Apakah yang dimaksud dengan tekanan, jumlah aliran, suhu dan ketinggian isi tangki ? Ikuti penjelasannya dibawah ini:
1. Tekanan (Pressure)
Tekanan dalam hukum archimides didefinisikan sebagai daya dorong zat cair atau gas  keseluruh bagian dinding penampungnya, sebagai contoh sebuah balon akan menggelembung ketika disisi dengan angin, perubahan bentuk balon menjadi menggelambung adalah karena adanya tekanan udara demikian pula sama halnya dengan pengerasan pada bola atau ban kendaraan. Besaran tekanan hanya berlaku untuk zat cair dan gas. Dalam ilmu fisika besaran proses memiliki satuan ukuran atau unit, untuk besaran tekanan ini unitnya adalah “Gaya per Luas”, ada banyak ukuran unit untuk tekanan seperti diantaranya ; PSI kepanjangan dari Pound per square inch, Kilogram gaya per meter persegi ( Kgf/m2), Milimeter kolom air ( mmH2O), Bar singkatan dari barometer, Atm singkatan dari atmosphere, Kpa singkatan dari Kilopaskal dan masih banyak lagi, tiap satuan unit mempunyai besaran nilai yang berbeda adapun kesetaraan nilai antara unit yang satu denan unit yang lain disebut konversi, misalnya 1 bar tekanan setara dengan 14,5 psi atau 1 kgf/cm3 setara dengan 10 meter H2O, untuk mengetahui nilai kesetaran lainnya dapat di pakai sebuah tabel yang disebut tabel konversi tekanan seperti di tunjukkan pada gambar dibawah ini

pressure conversion table
Klik pada gambar untuk membesarkan tampilan

Besaran tekanan ini sangat penting sekali dalam sebuah proses baik proses kimia, petrokimia maupun migas, selain untuk memperoleh kesempurnaan reaksi, tekanan juga menjadi dasar untuk pemilihan perangkat industri yang akan dipergunakan seperti ketahanan pipa-pipa yang kita kenal dengan sebutan schedule, ketebalan tangki, kehandalan daya tekan pompa, kekuatan reactor, termasuk dalam pemilihan spesifikasi peralatan instrumentasi, misalnya sebuah transmitter yang akan digunakan untuk mengukur pipa yang bertekanan 10 bar tentu berbeda spesifikasinya dengan transmitter yang akan digunakan untuk mengukur tekanan pada pipa yang mempunyai tekanan 250 Bar.

2. Laju Aliran (Flow)
Satuan ukur untuk laju aliran adalah kuantitas per waktu,, kuantitasnya bisa berupa volume atau berat misalnya sebagai contoh aliran air PDAM ke rumah-rumah diukur dengan satuan volume yaitu m2perjam atau istilah dalam bahasa instrumentasi cubicmeter per hour disingkat m3/h, sementara untuk mengukur aspal curah dipergunakan satuan berat ton per jam disingkat T/hr, pemakaian unit volume atau berat ini disesuaikan dengan kebutuhannya, tapi pada dasarnya sama yaitu sebagai takaran laju alir perwaktu, Semua proses industri membutuhkan satuan takaran laju alir ini karena setiap proses senantiasa membutuhkan perbandingan material-material dalam komposisi tertentu, misalnya sebuah pabrik plastik yang akan memproduksi biji plastik grade A maka akan membutuhkan takaran material yang sesuai untuk menghasilkan plastik grade A jika ada takaran yang menyimpang maka produk yang dihasilkan tidak akan sesuai dengan mutu yang dikehendaki, proses penyimpangan jumlah takaran ini bisa terjadi akibat adanya kesalahan hasil pengukuran oleh alat instrumentasi, oleh karena itulah alat instrumentasi perlu di pertahankan agar tetap akurat, pemeliharaan alat instrumentasi agar tetap berfungsi dengan baik ini kita sebut kegiatan pemeliharaan atau maintenance. Apabila dalam praktek pemeliharaan ditemui penyimpangan dimana sebuah alat instrumentasi mengindikasikan besaran yang tidak sesuai dengan keadaan yang sebenarnya maka terhadap alat tersebut perlu diadakan tera-ulang ini yang disebut Kalibrasi dalam ilmu instrumentasi. Pada artikel selanjutnya akan dibahas lebih terperinci apa yang dimaksud dengan kalibrasi.

3. Suhu (Temperature)
Suhu atau temperature adalah ukuran panas dari suatu benda, benda tersebut bisa berupa benda cair, padat maupun dalam bentuk gas. Ada beberapa unit pengukuran suhu diantaranya derajat Celcius, derajat Fahrenheit, derajat Reamur, dan derajat Kelvin, penjelasan lebih terperinci dapat dibaca dalam artikel” mengenal sifat-sifat benda”. Dalam dunia industri umumnya ukuran panas ditunjukkan dalam satuan derajat Celsius, hal ini dalam upaya keseragaman sehingga terjadi kesalah pahaman pada saat operator mengatur kebutuhan suhu sebuah proses. Bisa dibayangkan jika dalam mengatur suhu suatu proses operator salah menyeting suhu karena kesalahan unit satuan ukur misalnya seharusnya 500 derajat Celsius malah disetting 500 derajat Fahrenheit yang setara dengan 450 derajat Celsius maka bisa berakibat pada kegalgalan produksi, bahkan ada kemungkinan mengakibatkan kerusakan peralatan instrumentasinya juga.
Dalam dunia industri batasan pengukuran suhu sangat lebar sekali mulai dari suhu minus misalnya pada indutri pencairan gas alam atau sebaliknya ada prosese yang membutuhkan panass sangat tinggi sekali seperti misalnya pada tanur peleburan logam di pabrik baja. Untuk kebutuhan pengukuran suhu yang memiliki perbedaan sangat mencolok tersebut dibutuhkan alat instrumentasi yang mempunyai spesifikasi berbeda beda pula.

4. Ketinggian isi tangki (Level)
Ketinggian isi tangki adalah salah satu besaran proses yang dipakai sebagai informasi seberapa banyak isi material yang ada didalam sebuah tangki, untuk selanjutnya akan kita pakai istilah Level untuk menyatakan besaran ketinggian tangki kerena dalam ilmu instrumentasi dan dunia industri istilah Level sudah dikenal secara umum. Mengingat ukuran tangki sangat beragam maka alat yang dipergunakan sebagai perangkat untuk mengukur level tangki juga sangat bervariasi, acuan penentu nya adalah ukuran tangki dan jenis material yang diukurnya, ukuran tangki bisa jadi besar, kecil, tinggi, pendek, tangki berdiri ( vertical) atau tangki tidur ( horizontal), kemudian jenis materialnya bisa berupa cair, padat, serbuk, powder, asam, basa, encer, kental, berbahaya, tidak berbahaya, berbau, tidak berbau, panas, dingin, dan macam-macam sifat-sifat benda yang dimiliki oleh material pengisi tangki.

Pembahasan mengenai besaran proses ini akan menjadi dasar untuk memahami alat instrumentasi yang akan dibahas dalam artikel selanjutnya.

One thought on “Pengetahuan Dasar Instrumentasi

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *